DE299818C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Beim Tiefbohren kommt es häufig vor, daß der Bohrer nicht seine geradlinige, bestimmte Richtung beibehält, sondern mehr oder weniger von derselben abweicht. Eine derartige Abweichung kann z. B. zustande kommen, wenn der Bohrer auf Gesteine von verschiedener Härte trifft, oder wenn in dem Gestein Höhlungen usw. vorkommen. Falls der Zweck der Bohrung ist, die Lage von Erzgängen und anderen Mineralien festzustellen, so führt .eine solche Abweichung bedeutende Übelstände herbei. Es ist deshalb sehr wichtig, daß man im zuverlässiger Weise feststellen kann, ob, in welcher Richtung und in welchem Maße eine Abweichung stattgefunden hat.

Die bis jetzt zu diesem Zweck benutzten Vorrichtungen· sind im allgemeinen auf die Verwendung einer Magnetnadel, welche in einem in dem Bohrgestänge . eingeschalteten Apparate vorgesehen ist, begründet. Die Abweichung· des Bohrloches von der Lotlinie wird hierbei mittels eines Lotes oder Pendels oder einer ätzenden Flüssigkeit festgestellt, während die Magnetnadel zur Ermittlung der Abweichung in der Himmelsgegend dient, wobei mit Hilfe von Wasserdruck, einer Uhr oder anderer Mittel die jeweilige Stellung des Pendels o. dgl. und der Magnetnadel festgelegt wird. Mit Hilfe solcher Einrichtungen kann die Richtung des Bohrloches an einer beliebigen Anzahl von Punkten bestimmt und dadurch ein Bild des ganzen Verlaufs des Bohrloches geschaffen werden.

Es ist ferner bekannt, zu demselben Zweck ein aus gelenkig verbundenen Rohrstücken bestehendes Rohrgestänge zu benutzen, das in das Bohrloch eingeführt wird, und dessen einzelne Stücke mit registrierenden Loten versehen sind, welche die absolute und relative Neigung der betreffenden Rohrstücke und somit den ganzen Verlauf des Bohrstückes anzeigen.

Einrichtungen· dieser Art sind aber nicht unter allen Umständen gut verwendbar. Bei Bohrlöchern mit geringem Durchmesser macht es Schwierigkeiten, eine genügende Zuverlässigkeit bei den geringen Abmessungen des Apparates zu erreichen; ferner ist die Anzeige der Magnetnadel bei großen Neigungen des Bohrloches nicht mehr zuverlässig, und sie versagt gänzlich, wenn das Bohrloch durch magnetische Erze oder in der Nähe' solcher Erze geht.

Die Erfindung bezieht sich nun· auf eine Vorrichtung zum Feststellen der Richtung von Bohrlöchern, welche die genannten Mängel nicht aufweist, mit geringem Durchmesser.. ausgeführt und in das gewöhnliche Bohrgestänge eingeschaltet werden kann.

Die Vorrichtung, welche · an beliebigen

Stellen in das Bohrgestänge eingeschaltet werden kann, besitzt zu diesem Zwecke eine röhrenförmige, längliche Gestalt und kennzeichnet sich im wesentlichen durch die Benutzung von Spanndrähten, welche mit registrierenden Zeigern verbunden sind und zur Angabe der gegenseitigen Krümmung der aufeinanderfolgenden Strecken des Bohrgestänges dienen, während die Abweichung

ίο der., einzelnen Strecken von der Lotlinie in bekannter Weise mit Hilfe eines Lotes oder einer in einem Glasrohr ο. dgl. eingeschlossenen ätzenden Flüssigkeit ermittelt wird. Da die Spanndrähte verhältnismäßig lang gewählt werden können, ohne die Wirkung des Apparates oder dessen Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen, wird eine schnelle und zuverlässige Feststellung der absoluten Richtung des Bohrloches unabhängig von 'magnetischen Einflüssen und unabhängig von der größeren oder kleineren Neigung des Bohrloches ermöglicht.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführung der Erfindung im Längsschnitt.

ι bezeichnet ein rohrförmiges Gehäuse, das " an beliebigen Stellen eines Bohrgestänges eingeschaltet werden kann und zweckmäßig gleichen Durchmesser wie das Bohrgestänge besitzt, so daß das Rohr ohne weiteres zwischen zwei Abteilungen des Gestänges eingeschraubt wurden kann. In das Rohr 1 sind zwei innere Rohre 2 und 3 eingesetzt, deren Stirnwände 4 bzw. 5 von Zeig'ern 6 bzw. 7 durchsetzt sind. Letztere sind bei der Durchgangsstelle mit einem Kugelgelenk ausgerüstet, so daß sie nach allen Richtungen schwingen können. Die äußeren Enden der Zeiger sind mit gespannten Metalldrähten'8 bzw. 9 verbunden, die anderen Enden der Drähte sind an zentrisch gelagerten Haltern befestigt, die in Fugen ides Bohrgestänges in zweckmäßigem Abstan'd von der Stelle eingesetzt werden, wo die Vorrichtung in das Bohrgestänge eingeschaltet ist, beispielsweise in einem Abstand von 5 m, so daß der Abstand zwischen den äußeren Endpunkten der Drähte etwa 10 m beträgt. Die einander zugekehrten Enden der Rohre 2 und 3 enthalten dichtschließende Kolben 10 bzw. 11, die unter der Wirkung von Federn .12 bzw. 13.stehen, so daß sie erst beim Entstehen eines bestimmten, hohen, auf die genannten Enden wirkenden Druckes in die Rohre 2, 3 hineingepreßt werden. Die inneren Endflächen der Kolben sind mit einem weichen Überzug, z. B. einer Bleiplatte 14 bzw. 15 versehen, in welcher ein Eindruck erhalten wird, wenn der Kolben nach innen gepreßt und zum Anliegen .gegen die Spitze des entsprechenden ' Zeigers 6 bzw. 7 geführt wird. Die Kolben sind .außerdem' mit Führungsstiften 0. dgl. 16 bzw. 17 versehen, die, in Schlitzen der Rohre 2 bzw. 3 gleitend, die Kolben am Drehen im Verhältnis zu den Rohren verhindern. Der Zeiger 7 trägt eine Hülle 18, die ein Glasgefäß 19 mit einer schwach ätzenden Flüssigkeit, z. B. verdünnter Flußsäure, enthält. Wenn die Vorrichtung in einer gewissen Stellung während längerer Zeit gehalten wird, bewirkt j die Flußsäure ein Ätzen des Glases, w&durdh eine nachträgliche Bestimmung der Stellung, die die Vorrichtung während der genannten Zeit im Verhältnis zu der Lotrechten eingenommen hat, ermöglicht wird. Der Zeiger 7 soll zweckmäßig mit einer Führung versehen sein, die den Zeiger am Drehen um seine Längsachse im Verhältnis zu dem Rohr 3 verhindert. Der Zwischenraum 20'zwischen den Kolben 10, 11 steht durch Kanäle 22 und Löcher 21 in der Wandung des Gehäuses 1 mit dem Raum zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrlochwand in Verbindung.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Man bestimmt die Richtung des Bohrloches streckenweise, von dem obersten Teil des Bohrloches ausgehend. Nachdem die Riehtung dieses oberen Teiles durch gewöhnliche Messung festgestellt worden ist, wird die Vorrichtung zusammen mit den Spanndrähten in das Rohrgestänge eingesetzt und gleichzeitig mit letzterem in das Bohrloch herabgesenkt, so daß der obere Spanndraht sich. in dem seiner Richtung nach schon bestimmten obersten Teil des Bohrloches befindet. Falls der Fortsatz des Bohrloches von dieser Richtung abweicht, so wird das Bohrgestänge entsprechend gekrümmt. Die Spanndrähte 8, 9 nehmen an dieser Krümmung keinen Teil, sondern behalten jeder für sich zusammen mit dem zugehörigen Zeiger die geradlinige Stellung. Die Krümmung hat indessen zur Folge, daß die Drähte nebst den Zeigern nicht weiter in einer und derselben geraden Linie liegen, sondern einen Winkel miteinander bilden. Zur Aufzeichnung dieses Winkels wird das Bohrloch mit Wasser gefüllt, und durch einen auf das Wasser bei der Mündung des Bohr- · loches ausgeübten, hohen Druck, der sich durch die Löcher 21 und die Kanäle 22 fortpflanzt, kann man auf hydraulischem Wege die Kolben 10, 11 derart betätigen, daß sie nach innen gepreßt wenden, wobei die Spitzen der Zeiger 6, 7 einen Eindruck in die Platten 14 bzw. 15 herstellen. Durch eine nachträgliche Messung der Lagen dieser Eindrücke kann man, wenn man die Abmessungen der Vorrichtung kennt, den Winkel leicht berechnen, den die beiden Spanndrähte miteinander in dem Bohrloch gebildet haben, und somit auch die Größe der Abweichung bestimmen, die das Bohrloch in der unteren Hälfte des untersuchten Teiles im Verhältnis zu der oberen bekannten Hälfte gemacht hat. Um

die absolute Richtung der unteren Hälfte des untersuchten Bohrlochteiles bestimmen zu können, muß man auch die Neigung dieser Richtung zur Lotrechten kennen. Diese Neigung wird mittels des geätzten Rohres 18 ermittelt, in dem die Flüssigkeitsoberfläohe sich immer wagerecht stellt, so daß' die Neigung der Rohrachse zu der Flüssigkeitsoberfläche, d. h. zu der Horizontalebene, mittels der geätzten Fläche bestimmt wird. Dadurch, daß man ferner die relative Stellung der oberen Kante der geätzten Fläche und diej enige des Eindrucks in der Bleiplatte 15 berücksichtigt, kann man die absolute Richtung des Bohrloches längs der 'dem Draht 9 entsprechenden Strecke berechnen. Bei der nachfolgenden Messung verfährt man in derselben Weise, wie oben beschrieben ist, wobei der früher bestimmte Teil 'die bekannte Strecke bildet und die Richtung der nächstfolgenden Strecke be-

^kimmt wird.

Man kann auch die Messung des ganzen Bohrloches auf einmal ausführen und danach die Richtungen der verschiedenen Strecken mit der obersten bekannten Strecke als, Ausgangspunkt berechnen. Man kann ebenfalls mehrere Strecken auf einmal dadurch messen, daß man in das Bohrgestänge mehrere Vorrichtungen der beschriebenen Art nacheinander einschaltet, wobei die Spanndrähte zwischen den zugekehrten Zeigern der benachbarten Vorrichtungen gespannt werden.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage der . Vorrichtung im Verhältnis zu der Lotrechten während der Messung kann durch, andere bekannte Einrichtungen zu demselben Zweck, z. B. ein Pendel oder ein Lot, ersetzt werden, dessen Ausschlag in der Messungslage in geeigneter Weise, beispielsweise durch einen auf hydraulischem Wege betätigten Kolben, vermerkt.wird, der ähnlich wie die Kolben 10, ι τ eingerichtet ist.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   j. Vorrichtung zum Feststellen der absoluten Richtung von Bohrlöchern bei Tiefbohrung mit einem Glasrohr mit ätzender Flüssigkeit, ein Lot ο. dgl. zum Anzeigen der Neigung des Apparates zur Lotrechten, dadurch gekennzeichnet, daß in einem in das Bohrgestänge eingeschalteten Gehäuse zwei drehbare Zeiger vorgesehen sind, die durch Spanndrähte mit in geeignetem Abstand von der Vorrichtung gelegenen Punkten des Bohrgestänges verbunden sinid, so daß sie sich immer in der Längsrichtung der Drähte einstellen und die, jeweils vorhandene, der Krümmung des Bohrloches entsprechende Krümmung des Bohrgestänges zwischen den äußeren Befestigungspunkten der Drähte anzeigen, wobei zwecks Aufzeichnung der Ausschläge der Zeiger bewegliche Kolben mittels in dem Bohrloch ausgeübten hydraulischen Druckes gegen die Zeiger gedrückt werden. ^e5
2. 2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Zeiger das die ätzende Flüssigkeit enthaltende Glasgefäß trägt, mittels dessen die Neigung des unteren 7 ο Spanndrahtes zur Lotrechten feststellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.